JPH01320774A - 燃料電池の運転方法 - Google Patents
燃料電池の運転方法Info
- Publication number
- JPH01320774A JPH01320774A JP63154363A JP15436388A JPH01320774A JP H01320774 A JPH01320774 A JP H01320774A JP 63154363 A JP63154363 A JP 63154363A JP 15436388 A JP15436388 A JP 15436388A JP H01320774 A JPH01320774 A JP H01320774A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- gas
- fuel cell
- inlet
- outlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000011017 operating method Methods 0.000 title 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 51
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 abstract description 9
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 abstract description 8
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 abstract description 7
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 abstract description 7
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 35
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 15
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 235000006481 Colocasia esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 240000004270 Colocasia esculenta var. antiquorum Species 0.000 description 1
- 210000005056 cell body Anatomy 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は燃料電池の運転方法、ことに反応ガスの圧力制
御方法に関する。
御方法に関する。
燃料電池は電解質部を間に介在させて、二つの反応ガス
、即ち燃料ガスと酸化剤ガスを流しておシ、その圧力差
ΔＰｆｏ が太きいと、その圧力差のため一方の反応ガ
スが他方側へ漏れ、反応ガスの組成を悪くして燃料電池
の特性が低下し、ひいては燃料電池の効率を低下させる
。従って、燃料電池の運転は、反応ガス間の圧力差ΔＰ
ｆｏ をあまりつけては運転しない様非常に細かい制
御が必要であった。この圧力制御には従来燃料電池の入
口圧力を制御する方法と、出口圧力を制御する方法とが
ある。また燃料電池では負荷を取ると各燃料電池の形態
により、反応ガスの圧力が変化する。
、即ち燃料ガスと酸化剤ガスを流しておシ、その圧力差
ΔＰｆｏ が太きいと、その圧力差のため一方の反応ガ
スが他方側へ漏れ、反応ガスの組成を悪くして燃料電池
の特性が低下し、ひいては燃料電池の効率を低下させる
。従って、燃料電池の運転は、反応ガス間の圧力差ΔＰ
ｆｏ をあまりつけては運転しない様非常に細かい制
御が必要であった。この圧力制御には従来燃料電池の入
口圧力を制御する方法と、出口圧力を制御する方法とが
ある。また燃料電池では負荷を取ると各燃料電池の形態
により、反応ガスの圧力が変化する。
例えば、Ｑん酸型燃料電池では、反応が次の式の様にな
る。
る。
燃料側：Ｈ２（ガス）＝２Ｈ（イ、ｔン）＋２６ −（
１）従ってりん酸型燃料電池では無負荷状態から負荷状
態にすると、燃料ガス側ではＨ２ガスが消費さへ新たな
ガスの発生が無いためガス圧力Ｐｆが低くなる。又酸化
剤側ではｏ２が消費されｓ Ｈ２Ｏが発生するが、その
分子ｉ（ガス量）が異なるため、そのガス圧力Ｐｏは高
くなる。従ってこの場合負荷を取る前に同じ圧力であっ
た反応ガスも、負荷を取った時に、酸化剤側の圧力Ｐ゛
０が高くなジ、反応ガス間の差圧ΔＰｆｏが発生する。
１）従ってりん酸型燃料電池では無負荷状態から負荷状
態にすると、燃料ガス側ではＨ２ガスが消費さへ新たな
ガスの発生が無いためガス圧力Ｐｆが低くなる。又酸化
剤側ではｏ２が消費されｓ Ｈ２Ｏが発生するが、その
分子ｉ（ガス量）が異なるため、そのガス圧力Ｐｏは高
くなる。従ってこの場合負荷を取る前に同じ圧力であっ
た反応ガスも、負荷を取った時に、酸化剤側の圧力Ｐ゛
０が高くなジ、反応ガス間の差圧ΔＰｆｏが発生する。
また溶融炭酸塩型燃料電池の場合は反応が異なるためシ
ん酸型燃料電池と異なる挙動を示す。反応の式は次の通
シである。
ん酸型燃料電池と異なる挙動を示す。反応の式は次の通
シである。
従って溶融灰Ｍ塩型燃料電池では無負荷状態から負荷状
態にすると、燃料ガス側ではＨ２ガスが消費され、新た
にＣＯ２ガスとＨ２０ガスが発生するため、ガス圧力Ｐ
ｆが高くなる。又酸化剤側では０２ガスとＣＯ２ガスが
消費されるが、新たにはガスが発生しないため、ガスの
圧力ＰＯは低くなる。従ってこの場合負荷を取る前に同
じ圧力であった反応ガスも、負荷を取った時に、燃、料
側の圧力が高くな仄反応ガス間の差圧ΔＰｆｏが発生す
る。
態にすると、燃料ガス側ではＨ２ガスが消費され、新た
にＣＯ２ガスとＨ２０ガスが発生するため、ガス圧力Ｐ
ｆが高くなる。又酸化剤側では０２ガスとＣＯ２ガスが
消費されるが、新たにはガスが発生しないため、ガスの
圧力ＰＯは低くなる。従ってこの場合負荷を取る前に同
じ圧力であった反応ガスも、負荷を取った時に、燃、料
側の圧力が高くな仄反応ガス間の差圧ΔＰｆｏが発生す
る。
〔発明が解決しようとする課題）
燃料電池の人口で圧力を制御している時に負荷を取ると
、燃料電池内のガス圧力はりん酸型燃料電池では酸化剤
側５が高くなシ、溶融炭酸塩型燃料電池では燃料側Ｐｆ
が高くなる。燃料電池のなかでは反応ガスが流れている
ので、当然ながら流体としての圧力損失があるため、燃
料電池入口側から出口側の全範囲にわたってこのような
傾向になシ、燃料電池内のバランスは変化し、電解質を
通してのガスのクロスリークが発生する可能性がある。
、燃料電池内のガス圧力はりん酸型燃料電池では酸化剤
側５が高くなシ、溶融炭酸塩型燃料電池では燃料側Ｐｆ
が高くなる。燃料電池のなかでは反応ガスが流れている
ので、当然ながら流体としての圧力損失があるため、燃
料電池入口側から出口側の全範囲にわたってこのような
傾向になシ、燃料電池内のバランスは変化し、電解質を
通してのガスのクロスリークが発生する可能性がある。
また出口側で圧力を制御すると、シん酸型燃料電池では
燃料電池本体入口側で酸化剤側の圧力が燃料側と比べて
低くなシ（Ｐｆ）Ｐｏ）、また溶融炭酸塩型燃料、電池
では燃料側の圧力が酸化剤側の圧力よシ下がる（Ｐｆ（
ＰＯ）ことになる。このように出口側で反応ガスの圧力
を制御すると、やはシ圧カバランスが崩れ電解質を通し
てのガスのクロスリークが発生する可能性がある。
燃料電池本体入口側で酸化剤側の圧力が燃料側と比べて
低くなシ（Ｐｆ）Ｐｏ）、また溶融炭酸塩型燃料、電池
では燃料側の圧力が酸化剤側の圧力よシ下がる（Ｐｆ（
ＰＯ）ことになる。このように出口側で反応ガスの圧力
を制御すると、やはシ圧カバランスが崩れ電解質を通し
てのガスのクロスリークが発生する可能性がある。
本発明方法は燃料電池の圧力制御で負荷を取った時、及
び負荷を無くした時の二つの反応ガス間の圧力差ΔＰｆ
ｏ を少なくし、電解質を通してのガスのクロスリー
クを押さえることを目的とする。
び負荷を無くした時の二つの反応ガス間の圧力差ΔＰｆ
ｏ を少なくし、電解質を通してのガスのクロスリー
クを押さえることを目的とする。
上記課題を解決するために、この発明方法によれば、燃
料電池の反応ガスの圧力を制御するとき、反応ガスの制
御圧力を燃料電池本体出口圧力Ｐと、入口圧力と出口圧
力との間の圧力差ΔＰに１以下の所定の係数Ｋを掛けた
値との和「Ｐ十にΔＰ」とする仁ととする。
料電池の反応ガスの圧力を制御するとき、反応ガスの制
御圧力を燃料電池本体出口圧力Ｐと、入口圧力と出口圧
力との間の圧力差ΔＰに１以下の所定の係数Ｋを掛けた
値との和「Ｐ十にΔＰ」とする仁ととする。
燃料電池本体の入口圧力と出口圧力の間の最適値（Ｐ十
にΔＰ）を制御圧力Ｐｃ とすることで、燃料ガスと酸
化剤ガスとの差圧ΔＰｆｏを負荷を取った時でも取らな
い時でも最も小さくすることが出来る。すなわち無負荷
の時、安定していて且つ反応ガスの流れることによる圧
力損失が同じであれば、燃料電池本体の入口部と出口部
において、燃料ガスと酸化剤ガスの圧力は同じである。
にΔＰ）を制御圧力Ｐｃ とすることで、燃料ガスと酸
化剤ガスとの差圧ΔＰｆｏを負荷を取った時でも取らな
い時でも最も小さくすることが出来る。すなわち無負荷
の時、安定していて且つ反応ガスの流れることによる圧
力損失が同じであれば、燃料電池本体の入口部と出口部
において、燃料ガスと酸化剤ガスの圧力は同じである。
負荷を取ると、シん酸型燃料電池では入口部で１ＩＩＳ
料ガス圧力が高く、出口側では酸化剤ガス側が高く中央
部では差圧Ｐｒｏが零になる。また溶融炭酸塩型燃料電
池では入口部で酸化剤ガス側が高くなり、入口側での制
御の時に比べ、特に一方の反応ガス側が高くならず差圧
が削減されるため、クロスリークは起こ力にくい。
料ガス圧力が高く、出口側では酸化剤ガス側が高く中央
部では差圧Ｐｒｏが零になる。また溶融炭酸塩型燃料電
池では入口部で酸化剤ガス側が高くなり、入口側での制
御の時に比べ、特に一方の反応ガス側が高くならず差圧
が削減されるため、クロスリークは起こ力にくい。
以下この発明方法を実施例に基づいて説明する。
実施例方法における燃料側制御圧力Ｐｆｃは、その入ロ
側圧力’１ｉＰｆｉ、出ロ側圧力をＰｆｅとした場合次
式によジ決定される。
側圧力’１ｉＰｆｉ、出ロ側圧力をＰｆｅとした場合次
式によジ決定される。
燃料側制御圧力 Ｐｆｃ＝ Ｋ ｘ （Ｐｆｉ −Ｐｆ
ｅ ）十Ｐｆｅ ・−（５）また、酸化剤側制御圧
力Ｐｏｃは、入口側圧力をＰｏｉ、 出口側圧力をＰ
ｏｅとした場合次式によシ決定される。 □ 酸化剤側制御圧力 Ｐｏｃ ＝ Ｋ ｘ （Ｐｏｉ −
Ｐｏｅ） ＋ Ｐｏｅ −・−（６）ここで、Ｋは制御
係数で燃料電池の棟類や、供給する各反応ガスの流量等
によシ変化し、０〜１の範囲で決定する数であシ、簡易
的には０．５が標準的である。この方式釦より反応ガス
の圧力制御をすることで、差圧の最もつきにくい制御方
式を得ることが出来る。
ｅ ）十Ｐｆｅ ・−（５）また、酸化剤側制御圧
力Ｐｏｃは、入口側圧力をＰｏｉ、 出口側圧力をＰ
ｏｅとした場合次式によシ決定される。 □ 酸化剤側制御圧力 Ｐｏｃ ＝ Ｋ ｘ （Ｐｏｉ −
Ｐｏｅ） ＋ Ｐｏｅ −・−（６）ここで、Ｋは制御
係数で燃料電池の棟類や、供給する各反応ガスの流量等
によシ変化し、０〜１の範囲で決定する数であシ、簡易
的には０．５が標準的である。この方式釦より反応ガス
の圧力制御をすることで、差圧の最もつきにくい制御方
式を得ることが出来る。
第１図はシん酸型燃料電池に、ついて実施例方法による
制御圧力による反応ガス間差圧ΔＰｆｏ を従来方法に
おけるそれと比較して示す特性線図であり、制御係数Ｋ
を０．５とした場合を例に示したものである。入口圧力
制御ｑ時は比較例曲線２で示すように入口部では燃料ガ
ス側、酸化剤ガス側が同圧力であるが、出口側では燃料
側が高くなる。これに対し、出口圧力制御では比較例曲
線６で示すように出口においては轟然両者等しいが、入
口側においては酸化剤側が高くなる。しかし本発明の出
入口の差圧を使い、制御係数にの値ヲ０゜５とした場合
は、実施例曲線１で示すように、燃料電池の中央部で反
応ガス間差圧ΔＰｆｏは零となシ、入口側および出口側
における差圧も比較例のそれの％に低下し反応ガスのク
ロスリークが起シにくくなる。
制御圧力による反応ガス間差圧ΔＰｆｏ を従来方法に
おけるそれと比較して示す特性線図であり、制御係数Ｋ
を０．５とした場合を例に示したものである。入口圧力
制御ｑ時は比較例曲線２で示すように入口部では燃料ガ
ス側、酸化剤ガス側が同圧力であるが、出口側では燃料
側が高くなる。これに対し、出口圧力制御では比較例曲
線６で示すように出口においては轟然両者等しいが、入
口側においては酸化剤側が高くなる。しかし本発明の出
入口の差圧を使い、制御係数にの値ヲ０゜５とした場合
は、実施例曲線１で示すように、燃料電池の中央部で反
応ガス間差圧ΔＰｆｏは零となシ、入口側および出口側
における差圧も比較例のそれの％に低下し反応ガスのク
ロスリークが起シにくくなる。
第２図は溶融炭酸塩型燃料電池について実施例圧力制御
方法による反応ガス間差圧を従来１．ｙ５法と比較して
示す特性線図であシ、入口圧力制御の時は比較例曲線１
２で示すように入口部では燃料ガス側、酸化剤ガス側が
同圧力差圧ΔＰｆ○＝Ｏであるが、出口側では酸化剤側
が高くなる。これに対し、出口圧力制御では比較例曲線
１３で示すように出口においては当然等しいが、入口側
においては燃料側が高くなる。これに対し、実施例曲線
１１に・示すように、制御係数にの値を０．５ とした
場合は、反応ガス間差圧ΔＰｆｏは中央部で零。
方法による反応ガス間差圧を従来１．ｙ５法と比較して
示す特性線図であシ、入口圧力制御の時は比較例曲線１
２で示すように入口部では燃料ガス側、酸化剤ガス側が
同圧力差圧ΔＰｆ○＝Ｏであるが、出口側では酸化剤側
が高くなる。これに対し、出口圧力制御では比較例曲線
１３で示すように出口においては当然等しいが、入口側
においては燃料側が高くなる。これに対し、実施例曲線
１１に・示すように、制御係数にの値を０．５ とした
場合は、反応ガス間差圧ΔＰｆｏは中央部で零。
出入口部でも従来方法のそれの％に低減される。
発明の実施例で示した様に、本制御方法を用いると、従
来の出口または入口圧力制御で発生する差圧の半分とす
ることが出来る。
来の出口または入口圧力制御で発生する差圧の半分とす
ることが出来る。
第１図はこの発明方法をシん酸型燃料電池に適用した実
施例の反応ガス間差圧を示す特性線図、第２図は溶融炭
酸塩型燃料電池における実施例の廃庸垣タロ擬−心 〈
施例の反応ガス間差圧を示す特性線図、第２図は溶融炭
酸塩型燃料電池における実施例の廃庸垣タロ擬−心 〈
Claims (1)
- １）燃料電池の反応ガスの圧力を制御するとき、反応ガ
スの制御圧力を燃料電池本体出口圧力Ｐと、入口圧力と
出口圧力との間の圧力差ΔＰに１以下の所定の係数Ｋを
掛けた値との和「Ｐ＋ＫΔＰ」とすることを特徴とする
燃料電池の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154363A JPH01320774A (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 燃料電池の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63154363A JPH01320774A (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 燃料電池の運転方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01320774A true JPH01320774A (ja) | 1989-12-26 |
Family
ID=15582521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63154363A Pending JPH01320774A (ja) | 1988-06-22 | 1988-06-22 | 燃料電池の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01320774A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006269337A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
-
1988
- 1988-06-22 JP JP63154363A patent/JPH01320774A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006269337A (ja) * | 2005-03-25 | 2006-10-05 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100477357C (zh) | 燃料电池系统 | |
| WO2002099911A3 (en) | Shut-down procedure for hydrogen-air fuel cell system | |
| KR20040089712A (ko) | 연료 전지 시스템 및 연료 전지 시스템 제어 방법 | |
| JP2004303717A (ja) | 燃料電池システム | |
| JP3608541B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JPH08153532A (ja) | 燃料電池発電システムの運転制御方法 | |
| JP2008016399A (ja) | 燃料電池システム | |
| JPH01320774A (ja) | 燃料電池の運転方法 | |
| JPH07288136A (ja) | 燃料電池システム | |
| JPS6260789B2 (ja) | ||
| JP2008108525A (ja) | 固体高分子形燃料電池 | |
| JPH01320772A (ja) | 燃料電池 | |
| JPS6260791B2 (ja) | ||
| CN115360393A (zh) | 一种提高燃料电池响应速率的控制方法 | |
| JP3342079B2 (ja) | 固体高分子電解質燃料電池 | |
| JP2922209B2 (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS5853164A (ja) | 燃料電池装置 | |
| JPH043069B2 (ja) | ||
| JPS62241266A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPH08124586A (ja) | 燃料電池の運転方法 | |
| JP2998301B2 (ja) | 燃料電池発電装置の燃焼器温度制御方法及び装置 | |
| JPH0337966A (ja) | 燃料電池の無負荷運転移行方法 | |
| JPS62160666A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS63254675A (ja) | 燃料電池発電システム | |
| JPS63292574A (ja) | 燃料電池発電システム |